專利名稱：用于加熱生物組織內(nèi)的磁的或可磁化的物質(zhì)或固體的磁場施加裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1的前序部分所述的用于加熱生物組織內(nèi)的磁的或可磁化物質(zhì)或固體的磁場施加裝置。
癌癥以公知的方式通過手術(shù)切除、化療、放療或者這些方法的組合被治療。這些方法中的每一種方法都有某種局限性尤其是在轉(zhuǎn)移之后的發(fā)展階段，當(dāng)腫瘤位于接近重要的人體部位時，或者在擴(kuò)散的腫瘤在不能確定的位置生長的情況下，腫瘤的手術(shù)切除是不可能的，或者只能提供極小的治愈機(jī)會。因此，手術(shù)干預(yù)一般和放療以及化療相結(jié)合。放療只能在借助于圖像產(chǎn)生處理精確地確定腫瘤的位置時才能進(jìn)行，并且要極度避免涉及健康組織。在另一方面，化療方法作用于整個人體。在這種情況下，骨髓毒性或治療的特殊性構(gòu)成限制因素。因此，在本領(lǐng)域的目前狀態(tài)下的這些治療方法不可避免地具有副作用，并且通常會破壞健康組織。
近些年來，高溫方法作為另一種方法得到了重視，這種方法把腫瘤溫度加熱到41℃以上，使得和手術(shù)、放療以及化療相結(jié)合得以改善治療結(jié)果，即能夠局部控制腫瘤的生長并在某種程度上甚至可以存活。借助于人體的幫助在41-46℃的溫度范圍內(nèi)，腫瘤組織發(fā)生被控制的相當(dāng)慢的減少。這種方法被稱為高溫方法，在從47℃開始的較高的溫度下將發(fā)生細(xì)胞結(jié)構(gòu)的急劇破壞，這些破壞根據(jù)溫度的不同可以以壞疽、凝結(jié)或碳化的方式出現(xiàn)，這種方法被稱為熱切除?，F(xiàn)有技術(shù)中的高溫系統(tǒng)僅適合于上述的高溫方法，或只適合于熱切除。
高溫方法具有的一般普遍的問題是不能被精確地定位，因而按照現(xiàn)有技術(shù)，通常對人體的目標(biāo)部位幾乎全部進(jìn)行加熱。在某種生理條件下(例如缺氧，低pH)，在腫瘤中癌細(xì)胞對高溫敏感，但這僅僅適用于少數(shù)的情況。和正常組織相比，高溫本身對腫瘤細(xì)胞沒有任何更多的作用。因此，限制對于由醫(yī)學(xué)指示的部位(并且這不必限制于腫瘤)的加熱是尤其重要的，而按照現(xiàn)有技術(shù)，這是不能實現(xiàn)的。
按照現(xiàn)有技術(shù)，使用一種由電場控制的系統(tǒng)，該系統(tǒng)從天線或者從其它天線形的物體或者從天線陣列發(fā)射通常在兆赫茲范圍內(nèi)的電磁波，用于局部地加溫。為此，或者是單獨(dú)的電場施加裝置的電場被用于所謂的間隙升溫，或者是天線陣列的干擾被用于深部加溫。對于所有這些電場控制的系統(tǒng)，通常的困難在于，借助于昂貴的電場控制只能浪費(fèi)功率，并且其中的加熱取決于可施加的目標(biāo)組織的導(dǎo)電率，按照不同的組織性質(zhì)，其導(dǎo)電率是非常不同的，因而即使利用均勻的輻射，也形成不均勻的電場加熱。尤其在具有非常不同的導(dǎo)電率的人體部位的過渡點(diǎn)，由于上述原因而吸收過量的功率，或發(fā)生所謂的“熱點(diǎn)”，這些可能引起病人的疼痛和燒傷。因而，通常由病人控制減少總的發(fā)射功率，從而使得在目標(biāo)部位不能達(dá)到能夠破壞腫瘤組織所需的溫度(41-42℃)，因而使治療失敗。此外，由于偶極陣列的干擾，只有產(chǎn)生的最大的第二電場才能深入人體的內(nèi)部部位。由于物理的原因，最大的功率消耗總是發(fā)生在人體表面，即在最大的半徑處。除此之外，通過腫瘤和正常組織的血流量在高溫下經(jīng)常改變，因為所述電場的相當(dāng)?shù)偷目刂颇芰?，利用電場控制的系統(tǒng)不能從外部補(bǔ)償這種改變。
按照現(xiàn)有技術(shù)的另一種方法是超聲波，其最好用于熱切除，和間隙微波施加裝置。由于頻率的原因，后者具有低的穿透深度，因此只能以間隙天線的形式使用。此外，使用紅外線對整個人體進(jìn)行加熱，以及使用體外的系統(tǒng)加熱人體流體。
此外，已知一種用于治療前列腺癌的高溫方法(美國專利5197940)，其中“熱種”被植入腫瘤的部位，所述熱種由磁的特別是鐵磁的或可磁化的材料制成，或者含有這種材料。這些熱種一般幾個厘米長，直徑在毫米的范圍內(nèi)。顯然，需要以高的費(fèi)用通過手術(shù)植入這種熱種。這種熱種要在病人體外產(chǎn)生的交變磁場中進(jìn)行處理，以便以高溫的形式由公知的磁滯效應(yīng)在熱種中產(chǎn)生熱量。
這些熱種按照“熱源”原理被加熱，即，當(dāng)熱種被加熱時，熱種周圍的溫度按指數(shù)下降，因而在臨床應(yīng)用中，熱種之間的距離可以不大于1厘米。在距離較大或者距離不均勻的情況下，則可能發(fā)生熱欠劑量，這也能使治療失敗。尤其是較大的腫瘤，需要非常窄地植入熱種，因而這種方法手術(shù)費(fèi)用高，并且使病人壓力大。除去小的距離之外，熱種的方位還必須和交變磁場平行，以便使功率消耗最佳。在所謂的自調(diào)節(jié)的熱種中，居里溫度阻止過熱，這是因為當(dāng)達(dá)到居里溫度時，鐵氧體進(jìn)入不可磁化狀態(tài)，因而不再消耗功率。
其中使用振蕩電路的磁場線圈作為磁場施加裝置，用于產(chǎn)生交變磁場，被植入熱種的病人身體的部位可以位于所述振蕩電路的軸線上。實際上，使用空心線圈，在治療期間，在空心線圈的中央?yún)^(qū)域中病人坐在不可磁化的支撐板上。
在利用熱種的高溫方法中，存在的缺點(diǎn)是，手術(shù)的高的費(fèi)用和該方法的嚴(yán)重的侵入，不精確的方位或者熱種位置改變的危險，以及可能發(fā)生的熱欠劑量，和該方法只局限于較小的腫瘤。
在另一種用于腫瘤治療的高溫方法中(WO97/43005)，提出了一種可磁化的微囊體，其通過血流到達(dá)腫瘤的部位。用這種方式進(jìn)行可磁化元件的植入尤其應(yīng)當(dāng)避免，因為在植入時，除去病人經(jīng)受精神緊張之外在腫瘤中形成切口時還存在可能使惡性腫瘤細(xì)胞擴(kuò)散到健康組織內(nèi)的危險。使用頻率范圍為10kHz-500kHz的線性交變磁場。微囊體要和能夠被高度磁化的材料結(jié)合使用，因而，為使所述材料暴露在磁場當(dāng)中所需的交變磁場的磁力相對于所需的冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和電源而言是容易處理的。不過，沒有說明實際的結(jié)構(gòu)。
還有一種非常類似的使用其頻率在大于10kHz的范圍內(nèi)的旋轉(zhuǎn)磁場的高溫方法(EP0913167A2)。為了產(chǎn)生所用的旋轉(zhuǎn)的交變磁場，只示意地示出了這類磁場施加裝置。所述磁場施加裝置包括具有兩對極靴的磁軛，它們彼此相交，并在暴露的體積內(nèi)由氣隙相互隔離，還具有被設(shè)置在這些極靴上的兩對磁場線圈。實際上示出的是一種矩形的磁軛，借以使極靴被設(shè)置在從每個磁軛分支的中心開始的矩形的中央，從而在此處形成暴露于磁場的體積。圓柱形的線圈被安裝在極靴上，它們彼此面對，同時和相關(guān)的電容裝置相連，以便形成振蕩電路。
然而，用于實現(xiàn)上述的高溫方法的磁場施加裝置的示意圖除去表示一種試驗的裝置之外，沒有披露一種實際的工業(yè)生產(chǎn)方法，所述方法例如要求高的產(chǎn)量和低的成本，以及占據(jù)最小的空間和低的磁場泄漏，還有在醫(yī)院中使用時應(yīng)當(dāng)具有的最佳的治療效果。
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種磁場施加裝置，用于加熱在生物組織內(nèi)的磁性的或可磁化的物質(zhì)或固體，其能夠滿足上述有關(guān)工業(yè)生產(chǎn)的要求，用于醫(yī)院或其它可能的工業(yè)應(yīng)用中。
所述目的通過權(quán)利要求1的特征實現(xiàn)了。
按照權(quán)利要求1，磁軛和極靴由被固定在一起的被組裝的鐵氧體構(gòu)件塊構(gòu)成。此外，磁軛被制成M形，具有3個柱和兩個相同的幾何結(jié)構(gòu)的彼此隔開一定距離的平行的垂直磁軛元件，以及被連接在所述垂直磁軛元件之間的兩個橫向的磁軛元件，在所述橫向磁軛元件的中央設(shè)置有具有相互面對的磁場線圈的極靴。具有相關(guān)的磁場線圈的橫向磁軛元件被這樣制成，使得其可以相對于另一個橫向磁軛元件移動，以便調(diào)節(jié)暴露體積內(nèi)的間隙的寬度。閉合的磁通在兩側(cè)上被分為具有相同幾何形狀的長度相等的兩路。至少一個橫向磁軛元件的的相對位置的機(jī)械加工比C形磁軛簡單，因為垂直磁軛元件可以用作兩側(cè)的支撐。
為了加熱，尤其是利用磁流體加熱，需要大約15-20kA/m大約50-100KHz的交變磁力。在暴露體積的磁場是8-30l的情況下，必須由高溫裝置產(chǎn)生大約18kW-80kW的容量。這個能量必須以高的頻率產(chǎn)生，然后必須以熱的形式被除去，因為在磁流體中只產(chǎn)生幾瓦用于在病人體內(nèi)產(chǎn)生高溫。
利用權(quán)利要求1的裝置，能夠控制被暴露于磁場的體積和低的漏磁通，使得把磁場限制于人體內(nèi)需要治療的部位，使得所需的能量花費(fèi)和用于熱輸送所需的花費(fèi)可以被減少。為此，磁軛和極靴由鐵氧體構(gòu)件塊制成，尤其采用合適的磁軛形狀，使得大大減少不需要的過大的磁通密度和伴隨的大的損耗。
利用鐵氧體構(gòu)件塊和大約為50-100kHz的高的交變頻率相結(jié)合，使得能夠限制暴露于磁場的體積，使得大約只有相同的空氣體積的能量的1/2000在鐵氧體體積中運(yùn)動。這個大的優(yōu)點(diǎn)是由于鐵氧體構(gòu)件塊易于產(chǎn)生損耗引起的，例如在工作區(qū)域內(nèi)兩倍的磁通密度可以產(chǎn)生5-6倍的損耗。為此，下面說明一種合適的措施，用于保持低的磁通密度，特別是用于避免磁通密度的不需要的增加，或者至少使其大為減少。
鐵氧體是一種陶瓷狀的構(gòu)件塊，可以以合理的成本以任何所需的形式被生產(chǎn)，尤其是不以整體磁軛的形式被構(gòu)成。為此目的，本發(fā)明提出由鐵氧體構(gòu)件塊構(gòu)成磁軛，借以在過渡點(diǎn)干擾否則可能發(fā)生的盡可能均勻的磁通。下面說明這個問題的優(yōu)選的解決辦法。
按照本發(fā)明的磁場施加裝置同樣非常適合于作為熱切除處理的高溫治療。此外，按照本發(fā)明的磁場施加裝置還適合于加熱的其它物質(zhì)或固體，用于治療癌癥之外的醫(yī)療應(yīng)用。其中包括所有和熱相關(guān)的醫(yī)療應(yīng)用，例如熱感應(yīng)植入，或斯滕特固定膜的再生、植入或斯滕特固定膜的表面活化，為了治療而加熱發(fā)炎的未被癌感染的人體部位，促進(jìn)對照媒體分布，或者通過交變磁場的激勵改善超順磁對照媒體，通過磁載體輔助基因轉(zhuǎn)移系統(tǒng)進(jìn)行生物分子、生物細(xì)胞和生理成長過程的活化，配合基、受體、傳遞器、其它的信號分子以及物質(zhì)的新陳代謝過程和內(nèi)分泌過程的觸發(fā)。
為此目的，按照權(quán)利要求2，固定地安裝由下部橫向磁軛元件和具有磁場線圈的相關(guān)的極靴構(gòu)成的部件。然后例如可以安裝病人托架，所述托架具有由塑料制成的被設(shè)置在所述固定的極靴上的病人支撐部分和托架位置顯示部分，從而使病人在調(diào)整暴露體積內(nèi)的間隙的寬度期間不再需要運(yùn)動。相對于這個固定部件，由兩個垂直的磁軛元件和具有磁場線圈的相關(guān)的極靴的上部橫向磁軛元件構(gòu)成的入口可借助于一個垂直調(diào)整裝置調(diào)整，以便確定在暴露體積內(nèi)的間隙的寬度。
按照權(quán)利要求3，垂直調(diào)整裝置可以以簡單的直線驅(qū)動的形式構(gòu)成，其最好移動垂直的磁軛元件。例如，可以使用一種自約束的主軸驅(qū)動裝置，使得整個裝置可以被作得非常安全，而沒有因為調(diào)整裝置的錯誤而使重的磁軛元件傷害病人的危險。
在按照權(quán)利要求4的一種優(yōu)選的改型中，磁軛可以被保持在一種支撐結(jié)構(gòu)中，其中可以導(dǎo)入冷卻空氣并使之通過鐵氧體構(gòu)件塊的冷卻氣隙流動，從而除去熱量。
按照權(quán)利要求5，根據(jù)條件和特殊要求，在暴露體積中的間隙和暴露于磁場的體積可以借助于磁場限制線圈或借助于隔板被沿橫向限定。
在原理上，按照本發(fā)明的磁場施加裝置可以用于合適的場合，其中包括通過使用被引入的磁性的與/或可磁化的物質(zhì)對所有可能的組織，機(jī)體，物體和被暴露于磁場的物質(zhì)的精確定位和無接觸加熱。不過，按照權(quán)利要求6，所述磁場施加裝置的優(yōu)選的應(yīng)用是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)。尤其在癌癥治療領(lǐng)域，其中最好使用具有可磁化的極小顆粒的流體作為磁性物質(zhì)。這樣，可以對腫瘤部位局部加熱到41℃以上。
按照權(quán)利要求7，使用由大約10-15kA/m大約50-100kHz的磁力產(chǎn)生的交變磁場。然后，通過使用以上權(quán)利要求所述的磁場施加裝置達(dá)到治療腫瘤所需的溫度。當(dāng)磁場施加裝置用于熱種時，只需1-2kA/m的磁力。根據(jù)現(xiàn)有條件，在20-500kHz這樣較寬范圍內(nèi)的頻率也是合適的。
利用在原理上是可能的一種結(jié)構(gòu)，其中具有圍繞極靴的圓柱形線圈，通過感應(yīng)加熱使溫度升高，從而增加其在兩個磁體之間的氣隙的線圈，需要采取措施散熱。在另一方面，按照權(quán)利要求8，具有至少一個磁場線圈/極靴間隙的盤形線圈結(jié)構(gòu)使得在所述極靴的周邊上產(chǎn)生相當(dāng)?shù)偷拇磐芏??？梢詼p少不需要的磁密的增加。
在按照權(quán)利要求9的實施例中，提供一種具有一個或幾個螺旋延伸的由多股銅線制成的繞組的磁場線圈，以便使渦流損耗盡可能低。
在按照權(quán)利要求10的實施例中，極靴是圓柱形的，或者從上面看時是圓環(huán)形的，借以使它們跨過暴露體積中的間隙彼此面對相對的平行的環(huán)形極靴表面。因而磁場線圈被制成圓環(huán)的形式。這使得能夠均勻地輸出磁通，具有減少否則將在拐角和邊沿增加發(fā)熱的效果。
按照權(quán)利要求11，如果盤形的磁場線圈的位置盡可能靠近暴露體積內(nèi)的間隙，則對于能量和磁通，將發(fā)生尤其有利的條件，尤其是在相對于特定的極靴表面為扁平的結(jié)構(gòu)中。如果同時磁場線圈/極靴間隙的尺寸大約為極靴直徑的1/10(0.07-0.1倍)，并且如果各個極靴端面的周圍邊沿被倒圓，則可以實現(xiàn)更加優(yōu)化。用這種方式，可以大大減少有害的磁通密度的增加。
按照權(quán)利要求12，極靴直徑應(yīng)當(dāng)大于暴露體積內(nèi)的間隙的寬度。這樣，可以減少極靴外部的漏磁場，或者減少暴露于磁場的體積的漏磁場，使得在鐵氧體構(gòu)件塊內(nèi)的磁通密度，因而也是在鐵氧體材料內(nèi)的損耗可以被保持盡量低。在極靴具有相當(dāng)小的直徑的情況下，這些在鐵氧體構(gòu)件塊內(nèi)的損耗將過度地增加。
按照權(quán)利要求13，磁軛由具有被磨成平行平面的表面的被切削成石塊狀的鐵氧體構(gòu)件塊構(gòu)成，以便形成均勻的過渡，從而在一些情況下可以除去外部燒結(jié)層。因而，圓的極靴由類似于餅楔的楔形鐵氧體構(gòu)件塊構(gòu)成，從而使兩個鄰接的表面被磨成平行平面。
為了降低渦流損耗，權(quán)利要求14提出，使由鐵氧體板制成的被切削成石塊形的鐵氧體構(gòu)件塊置于一排中，并通過絕緣/冷卻間隙使其相互隔離。在其裝配狀態(tài)下，這些鐵氧體板沿磁通的方向排列。為了由鐵氧體板制成一個整體的鐵氧體構(gòu)件塊，按照權(quán)利要求15，它們借助于塑料隔離器相互分開，并通過所述隔離器相互聯(lián)結(jié)。
按照權(quán)利要求16，以類似方式制成楔形的鐵氧體構(gòu)件塊，以便構(gòu)成極靴，借以使可以引入冷卻空氣的管狀中心開口被保持打開。為了聯(lián)結(jié)鐵氧體板，最好使用耐高溫的兩組份粘結(jié)劑。
鐵氧體板之間的間隙用于電絕緣和冷卻，通過間隙吹入冷卻空氣。因為盡管鐵氧體的導(dǎo)電率低，但是仍然發(fā)生較大的渦流，所以需要冷卻，此外，必須除去被減少的熱量。液體冷卻是更有效的，不過因為絕緣要求不能使用。油冷具有危險，這是因為油的可燃性所致，而相對不可燃的液體通常具有毒性。一般地說，利用液體冷卻系統(tǒng)的密封問題只能以高的費(fèi)用解決，尤其是具有可移動的磁軛元件并涉及所有其它的技術(shù)困難的情況下。
在另一方面，如前所述，在過渡點(diǎn)的磁通被控制，在另一方面，除去在制造時形成的大約為0.1-0.2mm的磁無效的燒結(jié)層，并且把導(dǎo)磁的表面被磨圓而成為平行平面。由于鐵氧體的大的導(dǎo)磁率，最小的不規(guī)則性也有影響，因而按照權(quán)利要求17利用強(qiáng)制氣隙進(jìn)行磁通控制是有利的。在可動橫向磁軛元件和相鄰的垂直的磁軛元件之間的過渡點(diǎn)，與/或在橫向磁軛元件和極靴之間的過渡點(diǎn)設(shè)置2-3mm的強(qiáng)制氣隙是尤其有利的。在這種相當(dāng)寬的強(qiáng)制氣隙附近，根據(jù)情況，可以保留燒結(jié)層，以便減少鐵氧體構(gòu)件塊的制造成本。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，其中

圖1是磁場施加裝置的示意的截面圖；圖2是圖1的磁場施加裝置的示意的頂視圖；圖3是圖1的磁場施加裝置的示意的側(cè)視圖；圖4是具有楔形的鐵氧體構(gòu)件塊的極靴的頂視圖；圖5是圖4的極靴的側(cè)視圖；圖6是被砍成石頭形的鐵氧體構(gòu)件塊的結(jié)構(gòu)的示意的透視圖和放大圖；圖7是垂直磁軛元件和水平磁軛元件之間的過渡區(qū)域的放大的表示；以及圖8是具有平的極靴表面的磁場線圈的示意的側(cè)視圖。
圖1示意地表示用于產(chǎn)生高溫的磁場施加裝置1，在其中可以放置或照射要被暴露于磁場的物體，并且可以放置和照射可被引入的磁性的或可被磁化的物質(zhì)或固體。包含具有極小的磁顆粒的液體的人體內(nèi)的腫瘤部位尤其適合于作為被暴露于磁場的物體，借以使腫瘤部位被加熱到大約41℃以上的溫度。
磁場施加裝置1包括磁軛2，其被設(shè)計成M形，呈三柱結(jié)構(gòu)的形狀，并具有兩個平行的垂直磁軛元件3,4，它們相互離開一定距離，還具有被連接在所述垂直磁軛元件之間的兩個橫向磁軛元件5，6。
由下部橫向磁軛元件6和其相關(guān)的具有下部磁場線圈的下部極靴8構(gòu)成的部件被固定地安裝。相對于所述部件，由兩個垂直磁軛元件3,4、被連接的上部磁軛元件5以及具有上部磁場線圈9的和其相關(guān)的上部極靴7構(gòu)成的入口可以借助于圖中僅僅示意地表示的自約束的主軸驅(qū)動裝置11移動，以便調(diào)整在暴露體積12內(nèi)的間隙的寬度。
由圖1還可以看出，暴露體積12內(nèi)的間隙由用于限定滑入空間13的隔板14,15限定。在所述的情況下，隔板14,15可以被垂直地相互調(diào)整。
特別是從圖8可以看出，上部磁場線圈9和下部磁場線圈10被制成盤狀線圈的形式，其具有一個或幾個由多股銅線制成的螺旋延伸的繞組。
圖8還表示磁場線圈9,10包括包括極靴端部，所述端部具有被插入的并包圍磁場線圈/極靴的開口(a)。尤其由圖4可以看出，圖4表示極靴7,8中的一個的頂視圖，極靴7,8被設(shè)計成圓形。磁場線圈/極靴間隙的尺寸范圍為極靴直徑(d)的0.07-0.1倍，借以使磁場線圈具有基本上和極靴端面齊平的表面，并且在極靴端部的表面包圍的邊沿被倒圓。
此外，在暴露體積12內(nèi)的間隙的尺寸也被設(shè)計成極靴直徑d的函數(shù)，以便減少漏磁場。在優(yōu)選實施例中，這些極靴直徑d大于暴露體積12內(nèi)的間隙，以便避免漏磁場。
如圖2和圖3所示，其中分別示出了磁軛2的側(cè)視圖和頂視圖，磁軛2由被切削成石塊形的鐵氧體構(gòu)件塊16構(gòu)成，構(gòu)件塊的表面被除去燒結(jié)層，并被磨成平行的平面。這些被切削成石塊形的鐵氧體構(gòu)件塊16被依次排列成排，如圖6所示，并被裝配成鐵氧體板18，它們在磁軛2中沿磁通的檢測方向17對齊。
這些鐵氧體板18彼此沿垂直于磁通17的方向由絕緣/冷卻間隙19分開。在橫向的區(qū)域中，在所述絕緣/冷卻間隙19中插入塑料隔板19，借以使鐵氧體板18通過所述塑料隔板20聯(lián)結(jié)到被切削成石塊形的構(gòu)件塊16上而形成磁軛部件。冷卻空氣可以通過絕緣/冷卻間隙19輸送，用于冷卻磁軛2，如圖6的箭頭21所示。
在圖4和圖5中可以看出，圓形的極靴7，8由鐵氧體構(gòu)件塊22構(gòu)成，所述構(gòu)件塊從頂部看是楔形的，其表面也被除去燒結(jié)層，并被磨成平行平面。在楔形的鐵氧體構(gòu)件塊22之間也插入隔離器，從而形成圖中示意地表示的絕緣/冷卻間隙23，并通過這些隔離器使相鄰的鐵氧體構(gòu)件塊彼此相連。在圖4和圖5的示意的表示中，沒有示出隔離器。
由圖4和圖5還可以看出，極靴7,8具有軸向管狀開孔24，冷卻空氣可以通過所述開孔引入磁場施加裝置1，這由圖1也可以看出。
圖7表示被切削成石塊狀的鐵氧體構(gòu)件塊16沿著磁通的方向17只經(jīng)過非常窄的接觸間隙S2彼此相連。由圖7還可以看出，強(qiáng)制氣隙S1被提供在垂直磁軛元件3,4之間的過渡點(diǎn)上，其可以相對于下部橫向磁軛元件6被調(diào)整，還被提供在橫向磁軛元件5,6和極靴7，9之間，用于控制磁通。這些強(qiáng)制的氣隙S1的寬度為2mm-3mm，和接觸間隙S2相比是非常大的。
磁場由磁場線圈9,10產(chǎn)生，所述磁場線圈和未示出的電容器相連，從而形成振蕩電路，其中能量以電路的諧振頻率作為無功功率振蕩。磁力最好在1-20kA/m的范圍內(nèi)，而頻率最好在20-500kHz的范圍內(nèi)。這種磁場施加裝置在用于熱種時，1-2kA/m便足夠了，而在用于磁流體時則需要更大的磁力。
權(quán)利要求
1．一種用于加熱生物組織內(nèi)的有磁性的或可磁化的物質(zhì)或固體的磁場施加裝置，所述裝置具有磁軛，所述磁軛具有在所述磁軛上彼此面對的并被暴露體積中的間隙隔開的極靴，還具有用于產(chǎn)生交變磁場的兩個磁場線圈，所述每個線圈被設(shè)置在一個極靴上，其特征在于磁軛(2,25)和極靴(7,8)由被連接在一起的鐵氧體構(gòu)件塊(16,22)構(gòu)成，以及磁軛(2)被制成具有3個柱的M形，并具有兩個平行的垂直磁軛元件(3,4)，它們彼此分開一定距離，并且最好具有相同的幾何形狀，其中兩個橫向磁軛元件(5,6)被連接在所述垂直磁軛元件之間，分別具有極靴(7,8)，位于所述橫向磁軛元件的中央，并且彼此面對，至少一個橫向磁軛元件(6)具有相連的極靴(8)和相關(guān)的磁場線圈(10)，其可以作為一個部件相對于另一個橫向磁軛元件移動，以便調(diào)整暴露體積內(nèi)的間隙的寬度。
2．如權(quán)利要求1所述的磁場施加裝置，其特征在于，由下部橫向磁軛元件(6)和具有磁場線圈(10)的相關(guān)的極靴(8)構(gòu)成的部件被固定地安裝，并且與其相對，由兩個垂直磁軛元件(3,4)和相連的上部橫向磁軛元件(5)以及具有磁場線圈(9)的相關(guān)的極靴(7)構(gòu)成的開口可以借助于垂直調(diào)整裝置(11)被移動，借以調(diào)整暴露體積內(nèi)的間隙的寬度。
3．如權(quán)利要求2所述的磁場施加裝置，其特征在于，所述垂直調(diào)整裝置由至少一個電動機(jī)控制的直線驅(qū)動裝置構(gòu)成，尤其是一種自調(diào)整(self-inhibiting)的主軸驅(qū)動裝置(11)，用于從下方移動垂直磁軛元件(3,4)。
4．如權(quán)利要求1到3任何一個所述的磁場施加裝置，其特征在于，所述磁軛被保持在一個支撐結(jié)構(gòu)中，冷卻空氣可以在所述支撐結(jié)構(gòu)中流動。
5．如權(quán)利要求1到4任何一個所述的磁場施加裝置，其特征在于，在垂直磁軛元件(3,4)的側(cè)面的暴露體積內(nèi)的間隙由磁場限定線圈與/或隔板(14,15)確定，所述隔板(14,15)可被垂直地彼此相對進(jìn)行調(diào)整，并限定一個滑入室。
6．如權(quán)利要求1到5任何一個所述的磁場施加裝置，其特征在于，要被暴露于磁場的組織是病人的腫瘤部位，并且具有磁性的或可磁化的極小顆粒的磁流體被引入，借以把腫瘤部位加熱到41℃以上的溫度。
7．如權(quán)利要求6所述的磁場施加裝置，其特征在于，其中使用由10-15kA/m,50-100kHz的頻率的磁力產(chǎn)生的磁場。
8．如權(quán)利要求1到7任何一個所述的磁場施加裝置，其特征在于，磁場線圈(9,10)是具有至少一個螺旋延伸的繞組的盤形線圈，所述每個磁場線圈被分配給極靴(7,8)，并且它們由插入的圍繞磁場線圈/極靴間隙圍繞其各自的極靴端部。
9．如權(quán)利要求8所述的磁場施加裝置，其特征在于，磁場線圈(9,10)具有一個或幾個螺旋延伸的由多股銅線制成的繞組。
10．如權(quán)利要求8或9所述的磁場施加裝置，其特征在于，極靴(7,8)在被從上面看時是圓形的，并且彼此面對，其中平行的圓形極靴表面彼此面對，并由暴露體積12內(nèi)的間隙相互分開，以及磁場線圈(9,10)相應(yīng)地制成圓環(huán)形。
11．如權(quán)利要求8到10任何一個所述的磁場施加裝置，其特征在于，磁場線圈/極靴間隙(a)的尺寸范圍是極靴直徑(d)的0.07-0.1倍，以及磁場線圈(9,10)的表面和極靴端面基本齊平，借以在極靴端面的周邊被倒圓。
12．如權(quán)利要求1到11任何一個所述的磁場施加裝置，其特征在于，極靴直徑(d)大于暴露體積(12)內(nèi)的間隙。
13．如權(quán)利要求1到12任何一個所述的磁場施加裝置，其特征在于，磁軛(2)由被切削成石塊狀的鐵氧體構(gòu)件塊(16)構(gòu)成，所述構(gòu)件塊的表面被除去燒結(jié)層，并且被磨成平行平面，以及圓形的極靴(7,8)由經(jīng)過相應(yīng)的機(jī)加工的鐵氧體構(gòu)件塊(22)構(gòu)成，所述構(gòu)件塊被從上面看時呈楔形。
14．如權(quán)利要求1到13任何一個所述的磁場施加裝置，其特征在于，被切削成石塊狀的鐵氧體構(gòu)件塊(16)由鐵氧體板(18)構(gòu)成，所述鐵氧體板沿著磁通的方向被置于磁軛(2)的一排中，所述鐵氧體構(gòu)件塊沿垂直于磁通的方向由絕緣/冷卻間隙(19)相互分開，通過所述絕緣/冷卻間隙可以輸送冷卻空氣，并且其沿著磁通的方向通過非常窄的接觸間隙S2彼此相連。
15．如權(quán)利要求14所述的磁場施加裝置，其特征在于，塑料隔離器(20)被插入絕緣/冷卻間隙(19)的橫向區(qū)域中，并且鐵氧體板(18)通過被插入作為磁軛元件的鐵氧體構(gòu)件塊中的隔離器(20)被聯(lián)結(jié)在一起。
16．如權(quán)利要求13所述的磁場施加裝置，其特征在于，隔離器被插在楔形的鐵氧體構(gòu)件塊(22)之間，以便產(chǎn)生絕緣/冷卻間隙(23)，通過所述絕緣/冷卻間隙(23)，鄰接的鐵氧體構(gòu)件塊被相互聯(lián)結(jié)在一起，以及提供軸向管狀開孔(24)，以便形成管狀極靴(7,8)，通過所述管狀極靴，可以使冷卻空氣流動。
17．如權(quán)利要求1到16任何一個所述的磁場施加裝置，其特征在于，在磁軛構(gòu)件塊之間的易于發(fā)生偏差的過渡點(diǎn)，特別是在橫向磁軛元件(6)和可以彼此相對進(jìn)行調(diào)整的垂直磁軛元件(3,4)之間的過渡點(diǎn)，與/或在橫向磁軛元件(5,6)和極靴(7,8)之間的過渡點(diǎn)，提供強(qiáng)制氣隙(S1)，所述氣隙的寬度最好為2-3mm，用于控制磁通，因而和接觸間隙(S2)相比，特別是在橫向磁軛調(diào)整區(qū)域，所述強(qiáng)制氣隙(S1)的氣隙寬度非常大。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于加熱生物組織內(nèi)的有磁性的或可磁化的物質(zhì)或固體的磁場施加裝置(1),所述裝置具有磁軛(2),所述磁軛具有在所述磁軛上彼此面對的并被暴露體積中的間隙隔開的極靴,還具有用于產(chǎn)生交變磁場的兩個磁場線圈(9,10),所述每個線圈被設(shè)置在一個極靴上(7,8),用于產(chǎn)生交變磁場。按照本發(fā)明,磁軛(2),和極靴(7,8)由被連接在一起的鐵氧體構(gòu)件塊(16,22)構(gòu)成。此外,磁軛(2)被制成具有3個柱的M形,并具有兩個平行的垂直磁軛元件(3,4),它們彼此分開一定距離,具有兩個橫向磁軛元件(5,6),被連接在所述垂直磁軛元件之間,每個極靴(7,8)位于所述橫向磁軛元件的中央,并且彼此面對,至少一個橫向磁軛元件(6)具有相連的極靴(8)和相關(guān)的磁場線圈(10),其可以作為一個部件相對于另一個橫向磁軛元件(5)移動,以便調(diào)整暴露體積內(nèi)的間隙的寬度。用這種方式,便提供一種適合于實際應(yīng)用的性能良好的磁場施加裝置,用于進(jìn)行高溫治療和熱切除手術(shù)以及其它的醫(yī)療應(yīng)用。
文檔編號A61N2/00GK1319028SQ00801630
公開日2001年10月24日 申請日期2000年7月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月7日
發(fā)明者彼得·弗尤切特 申請人:Mfh控制體溫系統(tǒng)有限公司